保护植物多样性是分布在世界各地的大约1750个基因库的任务。到目前为止，他们总共储存了大约7400万份植物物种的样本，有时还储存了额外的表型或遗传信息。预计随着改良的易获得性，更快、更便宜的测序以及其它组学技术的发展，需要与生物材料一起存储的特征明确的材料数量和详细信息的数量将迅速持续地增长。位于加特拉本的莱布尼茨植物遗传学和作物植物研究所(IPK)的一组科学家发表了一篇前瞻性的论文，展望了基因库未来即将面临的挑战和可能性。

基因库的作用

在20世纪早期到中期，农作物的地方品种正慢慢地被现代农作物品种所取代，并处于消失的危险之中的迹象愈发明显。为了防止遗传多样性和生物多样性的丧失，科学家们建立了第一个基因库，其任务是保护这些植物的遗传资源。如今，基因库的功能是作为生物宝库和保护植物多样性，但最重要的是还作为图书馆，把植物遗传信息和植物材料变成一个自由获取且有价值的资源。世界各地的科学家、植物育种家甚至任何人都可以请求和使用存储在世界各地1750多个基因库中的数据，并用于研究或植物育种目的。

基因库面临的挑战

位于加特拉本的莱布尼茨植物遗传与作物植物研究所（IPK）的基因库拥有目前世界上最全面的作物植物及其野生近缘种的收集品，共收集了来自2933种和776属的151002份种质。大多数植物种质样品在-18℃下作为干燥种子储存，而无性繁殖的种质在田间（非原位）永久培养或保存在-196℃液氮中。IPK基因库的在线门户允许用户查看和筛选存储的植物种质及其相应的“护照数据”，以及以非商业规模请求植物材料。马丁·马舍尔博士和IPK的同事们发表了一篇新的观点论文，研究了基因库目前和即将面临的挑战，以及它们进一步发展的机会。

科学家们确定了基因库面临的需要关注的三大挑战。其中两个原因是管理成千上万个种子库的基本需求，即追踪遗传序列的身份，以及避免基因库内部和之间不必要的重复。第三个挑战是保持遗传材料的完整性，这是使用迁地保护的固有缺陷，例如在储存和再生方面的差异生存、漂移和遗传侵蚀。

从基因库到生物数字资源中心

然而，作者认为，在应对这些挑战时，一个更强的基因组驱动的基因库方法可能会有所帮助。例如，传统上，基因库材料的“护照数据”描述了遗传物质的分类和起源。通过添加单核苷酸多态性（SNP）作为加入的特征，这种基因型信息可以作为分子护照数据，以补充和纠正传统的护照记录，并协助清理和预防重复，提高收藏品的质量和完整性。

通过实现植物科学中生物信息学和大数据分析的转变，专注于保存种质资源的传统基因库将能够转变为生物数字资源中心，并结合植物材料的价值储存与它们的基因和分子描述。

生物数字资源的全球利用

目前基因库的资助情景尚不允许在基因库中为每个提交的植物样本系统地生成分子护照数据，但已经采取了进入整个集合的高通量基因分型方向的第一步。这是由IPK领导的一个国际研究联盟展示的，该联盟通过基因分型测序，在分子水平上对全世界2.2万多个大麦品种进行了收集。该透视文件的一些作者也参与了这个案例研究，并因此创建了网络信息门户网站BRIDGE。BRIDGE，是“生物多样性信息学，以弥合基因组信息与基因库中遗传多样性信息在教育利用之间的差距”的英文简称

虽然BRIDGE已经为将基因库向“一站式促进作物生物多样性的促进和知情利用”发展铺平了道路，但DivSeek等组织正在建立支持基因库的国际框架，以寻求国际合作。只有全球工厂的育种者和研究人员更有效地处理和谋求植物遗传多样性，生物信息学家、遗传学家和基因库策展人之间的差距才能开始弥合。因此，全球生物数字资源中心网络提供自由共享的数据，从而促进植物科学和植物育种的研究进展，可能在不久的将来成为现实。

封面图源：莱布尼茨植物遗传与作物植物研究所（IPK）官网

文章来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190628120521.htm